Análise sísmica Pushover de pórticos metálicos com elementos tubulares

Abstract

A presente tese situa-se no âmbito do projeto europeu “FRAMEUP” – Optimization of frames for effective assembling. Este projeto, desenvolvido em parceria com várias universidades e empresas europeias, baseia-se na construção modular de estruturas metálicas com perfis tubulares, sem qualquer tipo de contraventamento. A estrutura base tem 6 pisos e é constituída por pilares MSH 250x250x10 mm e vigas MSH 250x150x8 mm. É composta por pórticos ortogonais, com dimensões em planta de 11,10x10,77 m. Este trabalho consiste, fundamentalmente, no estudo de três soluções derivadas da estrutura base, uma com 4 pisos, outra com 6 e, por último, uma com 8 pisos. Estas novas estruturas têm uma redução de 2 mm de espessura nas secções dos pilares, nos pisos da metade superior de cada edifício. Além disso, também foi associada a estes novos pilares uma rigidez de ligações mais baixa em relação à previamente existente. Para verificar a segurança das soluções utilizaram-se o Eurocódigo 3 e o Eurocódigo 8, tendo sido aplicadas todas as cláusulas necessárias ao bom funcionamento das estruturas. A ação sísmica foi calculada segundo o EC8, o qual permite vários tipos de análise, possíveis de utilizar na avaliação sísmica dos edifícios. O primeiro tipo de análise utilizado foi a análise modal por espetro de resposta, este que é o método de referência. No entanto, o destaque vai para a análise pushover efetuada nos três edifícios. Prevista no Eurocódigo 8, esta análise tem em conta o comportamento não linear do material, apesar de ser uma análise estática. Relativamente simples de aplicar, a análise pushover permite monitorizar facilmente a formação de rótulas plásticas, o que resulta num melhor conhecimento da resposta da estrutura à ação sísmica. Assim, efetuou-se uma análise pushover aos pórticos de cada direção das estruturas. Por observação dos resultados obtidos, facilmente se percebe que os elementos encontram-se em fase elástica, evidenciando a elevada resistência dos perfis tubulares que compõe as estruturas

The present thesis is inserted within the European project “FRAMEUP” – Optimization of frames for effective assembling. This project, developed in partnership with several European universities and companies, is based on a modular construction of steel structures, composed by tubular hollow sections without bracing. The base structure is a six story building with MSH 250x250x10 mm columns and MSH 250x150x8 mm beams. Formed by orthogonal frames, the plant dimensions are 11,10x10,77 m. This paperwork consists in the study of three different solutions, based on the structure above presented, with 4, 6 and 8 stories. This new structures have a 2 mm thickness reduction on their columns in the upper half floors of each building. Furthermore, it was also associated lower rigid joints to this new columns instead of the previously existent. Eurocode 3 and Eurocode 8 were used to check the members of the buildings, using every clauses needed to verify if the structures have a good response when loaded. The seismic action was calculated according to EC8, which allows various different types of possible analysis to evaluate seismic assessment of buildings. The first type used was the modal response spectrum analysis, which is the reference analysis type method. However, the focus goes to the pushover analysis performed in all three structures. According to Eurocode 8, this analysis type takes into account the nonlinear behaviour of the material, despite being a static analysis. Simple to use, the pushover analysis can easily monitor the formation of plastic hinges, which results in a better understanding of the structure response under a seismic action. Thus, it was performed a pushover analysis in each frame of the structures. By observation of the results, it can easily be understood that all elements are in elastic phase, showing the high strength of tubular hollow sections that compose the structures.